Условия передачи движения в кулачковом механизме. Угол передачи движения

{spoiler=Далее}

Условия передачи движения в кулачковом механизме.Угол передачи движения

Условия передачи движения от кулачка к толкателю зависят от силовых соотношений, а именно, от соотношения между величинами силы способствующей движению толкателя и силы, препятствующей этому движению. Рассмотрим это подробнее.

         Согласно теории высшей кинематической пары, сила, с которой кулачок действует на толкатель, направлена вдоль нормали к профилю кулачка (сила R на рис. 4.9). Разложим эту силу на две составляющие: силу Q, направленную вдоль движения толкателя, и силу Т перпендикулярную этому движению. Сила Q способствует движению толкателя, так как направлена вдоль его направляющих, а сила Т препятствует этому движению, так как стремится перекосить толкатель в направляющих и увеличивает трение при его движении. Значит, условие передачи силы зависит от соотношения величин сил Q и Т. При работе кулачкового механизма это соотношение меняется, так как наклон нормали n-n к направлению движения толкателя изменяется от нуля на участках дальнего и ближнего стояния (в этих случаях сила Т отсутствует) до некоторой конечной величины. 

Из приведенного силового разложения следует: для лучшей работы кулачкового механизма с точки зрения условий передачи движения (или, говорят, с точки зрения динамики) надо, чтобы сила Q, способствующая движению, была большей, а сила Т, препятствующая движению, была меньшей.

Для упрощения анализа соотношения величин сил Q и Т используется параметр, который называется углом передачи движения и обозначается греческой буквой g: это острый угол между касательной к профилю кулачка и линией движения контактной точки толкателя (рис. 4.9). Так как такой же угол g находится между векторами сил Q и Т, то можно сделать следующий вывод: для лучшей, с точки зрения динамики, работы кулачкового механизма надо, чтобы угол передачи движения был возможно бόльшим.        

При работе кулачкового механизма это угол меняется от 90⁰ на участках стояния до некоторой минимальной величины на фазах удаления и возвращения. Поэтому, более конкретно вышеуказанное правило выглядит так: при прочих равных условиях тот кулачковый механизм будет работать лучше, у которого минимальный угол передачи движения больше.

Рис. 4.9.

         С этой точки зрения следует сравнивать разные кулачковые механизмы, обеспечивающие один и тот же характер движения толкателей. На рис. 4.10 совмещены две схемы центральных кулачковых механизмов, обеспечивающих одинаковое движение своих толкателей, но имеющих разные размеры кулачков, то есть, разные радиусы минимальных окружностей. Остальные параметры одинаковы: фазовые углы, ход толкателя h (в данном случае – это расстояние между окружностями минимальных и максимальных радиусов на участках дальнего стояния); кроме того, профили кулачков на участках удаления и возвращения выполнены подобными. Оба кулачковых механизма показаны в одинаковых позициях, то есть, углы поворота кулачков относительно толкателя одинаковы. С малым кулачком толкатель контактирует в точке К’, а с большим – в точке К”. Через контактные точки проведены касательные t’-t’ иt”-t”. Из рис. 4.10 видно, что угол передачи движения для большого кулачкового механизма больше, чем для малого. В общем случае можно записать:

если r”_min>r’_min , то g” >g’ .

Рис. 4.10.

Отсюда можно сделать вывод: при прочих равных условиях, чем большие габариты у кулачкового механизма, тем лучше условия передачи движения от кулачка к толкателю, или, говорят, тем лучше динамика работы кулачкового механизма. Однако это динамическое условие входит в противоречие с одним из главных условий проектирования машин – условием минимальных габаритов конструкции.

Чтобы удовлетворить двум указанным условиям, при проектировании кулачковых механизмов учитываются значения минимально допустимых углов передачи движения g_min, которые приводятся в справочной литературе для различных типов кулачковых механизмов. В таблице 4.1 приведены некоторые из этих значений.

Таблица 4.1

{/spoilers}